清洁生产案例练习

1、精品文档 国家清洁生产审核师培训班 企业清洁生产审核培训练习 化工厂 环境保护部清洁生产中心 可编辑 精品文档 化工厂 企业清洁生产审核培训练习 环境保护部清洁生产中心 、八, 、八 、- 刖言刖言 - 刖言 本套练习选取我国一家化工企业作为背景企业，结合其清洁生产 审核过程，对清洁生产审核的每一个阶段进行逐步练习。 在本练习中，每一阶段的每一部分，都对工厂的相关情况进行了 简要介绍，同时为学员提供了完成作业所必需的相关信息。 随着培训 课程的逐步深入，针对每一道新作业题都会给出新的信息， 大多数的 作业都需要考虑此题之前给出的信息。 每一题仅与练习中此题之前提 供的信息有关，与其后的信息没有

2、直接联系。 可编辑 精品文档 第一章 ：筹划和组织 工厂介绍 这家化工厂属于某化学工业集团公司，自从 1956 年建立以来， 已经发展成为一家精细化学品工厂， 生产塑料添加剂和其他有机化学 品。该厂是高聚物材料（聚氯乙烯、聚烯烃、油漆、涂料等）添加剂 的专业生产厂家。 全厂约有 2800 名职工，其中包括 630 名工程师和 技术人员。 厂里的主要设备建于 1956 年，现在仍然可以使用，但是工厂领 导认为这批设备已经过时， 正在寻求资金更新设备。 工厂的生产业务 计划由厂里制订， 整体战略计划则由总部制订； 大的投资须由总部批 准；研究开发任务以及投资项目的准备工作由工厂承担完成。 工厂主

3、要根据长期订单来制订生产计划。 其他任务如维修等等， 在工作分派 上从属于生产，即根据生产需要进行安排。 这家化工厂的产品主要分为 6 类：抗氧化剂、 两种增塑剂、 有机 溶剂和两种聚烯烃，共约 40 种产品。 在过去十年中， 工厂为了达到政府制订的国家环境排放标准， 已 经实行了多项环保措施。目前工厂每天排放约 7600 吨污水， COD 产生量平均每天 7 吨。一年交纳 70 万元排污费。为了达到地方环境 部门制订的污染物排放标准，该厂认为需要扩大污水处理厂的能力， 在两年内将 COD 排放总量降低 20 . 作业 1 ：管理层的参与 至少找出一条在审核前工厂管理层可能提出的障碍，对障碍进

4、行 分析并提出解决的办法。 这家工厂有 6 个主要生产车间， 直接受厂级领导管理， 并设有辅 助部门，例如财会部门、技术设计部门（包括维修科、实验室、研究 开发科）和环保部门。该厂实行厂长负责制，总工程师负责配合厂长 工作。每个辅助部门的领导直接向厂长汇报工作。 每个车间设一名车 间主任， 并有一名技术主管负责协助管理工作， 车间主任和技术主管 分别向厂长和总工程师汇报工作。 车间有各自的环保工程师、 技术员 和过程控制人员， 工人被分为不同的班组轮班工作。 图 1 给出了该化 工厂的组织机构示意图。 厂级领导决定进行清洁生产审核后， 成立了审核小组。 审核小组 的首要任务是使全厂认识到清洁生

5、产审核的目的及其重要性， 并选择 一个车间进行重点审核，设立清洁生产目标。因此，审核小组首先对 车间主任进行培训， 向他们介绍清洁生产的概念以及清洁生产审核的 相关知识。但是由于工作负担重， 只有几个车间主任参加了此次培训。 可编辑 精品文档 作业2 :审核小组 根据图 1，请帮助该厂组建清洁生产审核小组，注明每个审核小组 成员的专长和职能，并且阐明审核小组为什么需要这种专长和这项 职能。 至少找出一条审核小组在实施清洁生产审核过程中可能遇到的障 碍，并提出克服障碍的方法。 采取何种措施才能够使普通员工参与 清洁生产审核工作并且确保厂级领导能够持续参与支持清洁生产 审核工作？ 图1：化工厂组织

6、机构示意 图 可编辑 精品文档 第二章 ：预评估 审核小组所面临的首要任务是减少废水排放。 审核小组在启动预评 估后，根据所掌握的数据资料，对各生产车间的产出、废水排放和能 耗等情况进行了比较分析，结果如下： 无论在数量上还是价值上，两个聚烯烃车间的产出都是最高的；抗 氧剂车间的产出最低。 聚烯烃一车间的 COD 产生量大约占全厂 COD 产生总量的 50 抗氧剂车间的排放物数量最少，但其最终产品（一种有毒的锡的金 属有机化合物）可能会随废水流失，造成其排放物的毒性最大。 塑化剂一车间和溶剂车间的能耗较低，根据反应计量、计算，其能 耗已接近于理论最佳值。 审核小组认为两个聚烯烃车间和溶剂车间都

7、存在较大的清洁生产潜 力。 清洁生产审核工作启动后，聚烯烃一车间和抗氧剂车间的工人都非 常积极，表示愿意参加清洁生产审核工作。 作业 3 ：审核重点 根据所给信息，确定三个本轮清洁生产审核的备选审核的重点，并 从中筛选出本轮清洁生产审核的审核重点。 要求说明做出这种选择 的原因。 作业 4 ：清洁生产目标 如果工厂污水处理厂的处理效率不变，为了使 COD 排放总量降低 20，必须将 COD 产量降低 20 .请为工厂和审核重点设定具体 的、定量的清洁生产目标。 可编辑 精品文档 第三章 ：评估 聚烯烃一车间 （生产用于溶剂基油漆的分散剂） 由若干单元操作 组成。第一步是合成反应， 后面是粗品的

8、蒸发、 冷却结晶、 离心过滤、 干燥，形成最终产品。整个生产过程用到四种原料（A、B、C 和 D） 在配料单元， 这四种原料首先与工艺水进行混合， 之后被送到合成反 应器中进行反应。合成反应是放热的，用冷却水进行间接冷却。反应 结束后， 合成溶液被输送到一次蒸发器中， 蒸发出的液体进入回收单 元， 该液体含有未反应的原料 A ，经过回收单元处理后，一部分送回 配料单元，其余的直接排掉。一次蒸发单元产物（一次母液）进入二 次蒸发器。（后续生产过程省略） 作业五：工艺流程图 画出聚烯烃一车间的工艺流程图 （部分），包括配料、 合成、一次蒸 发和回收单元这几部分单元操作，指出可能的污染物排放点。 可

9、编辑 精品文档 下面的表（1-3 ）中给出了化工厂合成反应及部分后续单元的生产数据汇总， 操作单元包括配料、合成、一次蒸发以及回收。这些数据都是在正常生产过程中 通过实测得到的。 表 1 :合成反应单元的总输入 总输入 数量 单位价格 1.原料 A 新输入 730.0 公斤/小时 2.7 元/公斤 回收单元中 回收利用部分 300.0 公斤/小时 （含在 4000 公斤/小时的回收 水中，此处 4000 公斤/小时为水 量，不含 300 公斤原料 A的数 量） 2.原料 B 226.4 公斤/小时 4.4 元/公斤 3.原料 C 261.6 公斤/小时 1.7 元/公斤 4.原料 D 20.4

10、 公斤/小时 4.8 元/公斤 5水（包括工艺水与冷却水） 8.4 吨/小时 0.7 元/吨 电 6. 190.0 度/小时 0.4 元/吨 表 2 :合成反应器的输出（合成溶液的成分） 合成反应器的输出 数量 1.产品 626公斤/小时 2.副产品 444公斤/小时 3.原料 A 436公斤/小时 4.原料 D 9.7 公斤/小时 可编辑 7300 公斤/小时 表 3 :一次蒸发器的输出（一次母液的成分） 一次蒸发后的输出 送到二次蒸发器（一次母液） 送到回收单元（蒸出液） 1.产品 566 公斤/小时 2副产品 398 公斤/小时 3.原料 A 7.8 公斤/小时 384 公斤/小时 4.

11、原料 D 0.2 公斤/小时 8.5 公斤/小时 5.工艺水 1645 公斤/小时 4927 公斤/小时 作业6 :物料平衡 将输入-输出数据纳入工艺流程图中，利用物料平衡计算出下列数 据： 1、 合成反应器冷却系统的冷却水用量； 2、 回收单元排出废水的成分； 3、 一次蒸发器中的损失。 可编辑 精品文档 精品文档 5.工艺水 输入的原料 A、B 和 C 是液体，批量运输；原料 D 是固体，装 在 5 公斤的袋中运送。 在配料区， 每种原料分别同新加工的工艺水和 回收单元中的回收液（原料 A）混合。合成反应是发热的，因此要用 水冷却，反应产率依赖于反应温度。 一次蒸发是用来除去多余的水和 未

12、反应的原料 A 和 D 。因为缺少维修，一次蒸发器的状况较差，检 测到几处泄漏和溢流。在回收过程中，部分过量（未反应）的原料 A 循环回到配料区， 但由于合成反应器冷却系统的制冷量低， 目前只有 其中的一部分被重复使用。 在单元操作之间， 液体原料通过管道运送， 固体原料用传送带运送。 现场调查发现管道上有几处泄露。 在操作中， 随机抽取样品，手动控制生产过程。合成、澄清工序同最终产物的洗 涤都是分批进行的， 其余工序的步骤都是连续进行的。 工厂的生产一 天 24 小时分 3 班连续进行。合成工序的产率在 80 左右（行业平 均水品为 85）。车间负责组织安排生产过程的各项操作， 在车间的 要

13、求下维修组负责对设备进行维修。 作业 7 ：原因分析 分析上面练习中说明的废弃物产生的原因。参照以下 8 条提示，从 前面给出的信息推出可能原因： 1、 原辅料及能源是否对废弃物的数量或成分有影响？ 2、 技术工艺是否对废弃排放物的数量或成分有影响？ 3、 设备是否对废弃物的数量或成分有影响？ 4、 过程控制是否对废弃物的数量或成分有影响？ 可编辑 精品文档 5、产品是否对废弃物的数量或成分有影响？ 6、废弃物本身特性是否对废弃物的数量或成分有影响？ 7、管理是否对废弃物的数量或成分有影响？ 8、员工素质是否对废弃物的数量或成分有影响？ 第四章 作业 8 ：方案产生 根据工艺说明、物料平衡及相

14、关的分析，产生清洁生产方案。从 八个方面着手产生相应的方案，并将方案简要写在表中（表 4 ） 1. 如何改进原辅料及能源才能尽量减少或消除废弃物？ 2. 如何改进技术工艺才能尽量减少或消除废弃物？ 3. 如何改进设备才能尽量减少或消除废弃物？ 4. 如何改进过程控制才能尽量减少或消除废弃物？ 5. 如何改进产品才能尽量减少或消除废弃物？ 6. 如何利用废弃物本身特性才能尽量减少或消除废弃物？ 7. 如何加强管理才能尽量减少或消除废弃物？ 8. 如何提高员工素质才能尽量减少或消除废弃物？ 可编辑 精品文档 表 4 :方案产生 方案类型 清洁生产方案描述 原辅料及能 源 技术工艺 设备 过程控制

15、产品 废弃物 管理 员工 第五章：可行性分析 为了说明可行性分析的过程，下面就四个清洁生产方案进行了详细分析。 这 四个方面是从审核小组产生的众多方案中挑选出来的。 1.冷却系统的改造 为了提高制冷能力，必要安装第二台制冷设备，这样可以增加合成反应 器的进料量，进而使一次蒸发器中出来的原料 A 可以得到全部的循环利用 安装第二套循环系统需要新的冷却水管道。 反应器本身只需要在管道方面做 有限的改动。 市场上很容易找到关于冷却系统的技术，技术设备的工程师也 熟悉这些技术。反应器旁边有容纳制冷设备的空间。不需要额外的培训，但 是由于反应器的进料量增加。必须为操作工制定新的操作规程并进行相应的 培训

16、和管理。 2.安装电脑控制的反应器装料和过程控制系统 可编辑 精品文档 可以安装一台微电脑控制器对过程进行最优化控制。 合成反应器上需要 增加连线。因为原料 B 在合成反应中完全转化，其流量可用来作为反应过程 的控制参数，还要增加连线和管理从而控制原料 B 的流量。这方面的技术相 当简单，但是还没有应用于化工厂，操作工和技术设备部门将需要进行额外 的培训。 3将原料 D 的 5 公斤包装袋改为可重复使用的 200 公斤包装桶 这会减少包装浪费，避免向混料箱（配料）装料时的撒落。因为财务部 门负责订购，所以必须通知该部门。需要制定新的操作规程，并对操作工人 进行相关培训，同时还要添置新的操作设备

17、。 4修补漏洞和改进维修程序 在实际调查中发现很多泄露、管路堵塞、物料撒落等问题，大部分立即 做了修复。目前维修工作仅仅在需要的时候才进行，也就是说设备在维修时 已经无法使用了。作为技术设备部门的一部分，维修科愿意重新安排工作程 序，以满足车间持续预防性维修计划的需要。因为加大了工作量，所以需要 增加技术人员和操作工人，但是财务部门不同意雇用新的人员，因此增加的 工作量只能由有关部门和车间承担。各方面商定了一个试验期，在此期间由 技术设备部门的技术人员、维修组和聚烯烃一车间共同负责预防性维修，希 望增加的维修工作量能够减少设备的修理从而降低技术部门的工作量。此项 方案不需要进行额外的培训，但必

18、须列出任务清单并按照清单严格执行。 作业9 :初步分析 对这些方案的初步分析是用来确定哪些方案需要详细的技术、 经济和环境评 估，通过下表 5 可以完成初步分析 表 5 :清洁生产方案的初步分析 万案 涉及的变 动 实施难易 投资成本 所需进一步评 估 预计实施的时 间 人 员 设 备 简 单 复 杂 低 高 技 术 环 境 经 济 短 中 长 冷却系统的改 造 可编辑 精品文档 电脑控制 改用 200 公斤 包装桶 改进维修程序 厂级领导根据审核小组的方案筛选结果，决定立即改变包装和进行预防性维 修，结果审核重点的一次蒸发器产出（含产品和副产品）提高了 5%，审核重点 排出了 COD 减少了

19、 3%。 作业10 :实施有效的车间管理方案 利用上述改进车间管理类方案的实施取得的经济效益， 估计这些方案的实施 对物料平衡的影响，并将计算结果填入表 6 中： 表 6 :有效车间管理实施前后的经济效益对比 项目（价格） .、亠、.八 S Z. 实施刖 实施后 差别 数量 （/小时） 价值 （元/小时） 数量 （/小时） 价值 （元/小时） 经济效益 （元/小时） 输 出 产品（10 元/公斤） 副产品（50 元/吨） COD（ 0.4 元/公斤） 总收益 扩大制冷量需要安装一套氨冷却系统， 这样在保持同样的反应效率（相同的 产率）和产品质量的情况下，反应器的进料量可增加约 12%，总产出也

20、可增加 可编辑 精品文档 约 12%，耗新鲜水量增加到 18 吨/小时。同时， 回收单元回收的原料 A 的重复 使用率可达到 100%。 由于提高了原料 A 的重复使用率，COD 可减少 100 公斤/小时。而配料、 合成、冷却、蒸发和回收操作的耗电量则从 190 度/小时增加到 200 度/小时。 作业11 ：技术评估：节约的证明 估算冷却系统的改动引起的物料平衡的变化。（在作业 10 的基础上做） 利用这条信息计算节省的操作成本。 完成下表（表 7）o 表 7 :冷却系统的改动对物料平衡的影响和预计节省费用 项目（价格） .、亠、.,S Z . 实施刖 实施后 差别 数量 （/小时） 价值 （元/小时） 数量 （/小时） 价值 （元/小时） 经济效益 （元/小时） 输 入 输入原料： A （2.7 元/公斤） B （4.4 元/公斤） C （1.7